Mithilfe dieses Versuchsaufbaus am Institut Laue-Langevin in Grenoble konnte die schwache Axialvektor-Kopplungskonstante genauer denn je bestimmt werden.
Wien – Im Universum können physikalische Objekte auf vier bisher bekannten Wegen miteinander in Wechselwirkung treten. Diese fundamentalen Kräfte, der Elektromagnetismus, die Gravitation, die starke und die schwache Kernkraft werden durch bestimmte Parameter definiert, die ihre jeweilige Stärke angeben – "und insbesondere bei der schwachen Wechselwirkung ist das eine komplizierte Angelegenheit", sagt Hartmut Abele vom Atominstitut der TU. Wenn etwa bestimmte Teilchen in andere umgewandelt werden, spielt die schwache Wechselwirkung und damit auch die sogenannte schwache Axialvektor-Kopplungskonstante ("gA") eine wichtige Rolle.
Konstante mit großer Bedeutung
Mit einer neuen Methode ist es Physikern nun gelungen, die schwache Axialvektor-Kopplungskonstante mit bisher unerreichter Genauigkeit zu messen. Diese Naturkonstante genau zu kennen, ist in der Teilchenphysik von enormer Bedeutung.
Mit Hilfe dieser Größe lässt sich etwa die in der Sonne stattfindende Kernfusion erklären oder die Entstehung der Elemente unmittelbar nach dem Urknall beschreiben. Auch für das Verständnis von Experimenten auf dem Gebiet der Teilchenphysik, wie sie etwa am Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) in der Schweiz stattfinden, sei die Konstante bedeutsam, wie die Forscher im Fachblatt "Physical Review Letters" berichten.
Es geht genauer
Während Wissenschafter bisher bei Messungen der gA mit Störeffekten von 15 bis 30 Prozent zu kämpfen hatten, zeigten die Physiker nun, dass es auch genauer geht: Sie bauten am Institut Laue-Langevin in Grenoble (Frankreich) einen Detektor, der die beim Zerfall von Neutronen emittierten Elektronen misst.
"Diese Elektronenemission ist nicht perfekt symmetrisch. Auf der einen Seite misst man ein bisschen mehr Elektronen als auf der anderen – das hängt von der Spinrichtung des Neutrons ab", sagt Abele, der an der Arbeit an den PERKEO-Detektoren seit vielen Jahren beteiligt ist. Mit starken Magnetfeldern sammelt der Detektor dann die Elektronen aus beiden Richtungen ein und zählt sie. Aus dem Unterschied der Elektronenanzahl lässt sich der Wert der Kopplungskonstanten gA mit einer Genauigkeit von 0,04 Prozent angeben. (red, APA, 2.7.2019)